渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用旋轉(zhuǎn)的機(jī)件自穿過它的流體中汲取動(dòng)能的發(fā)動(dòng)機(jī)形式,是內(nèi)燃機(jī)的一種,在飛機(jī)上最常見。
這種發(fā)動(dòng)機(jī)與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相比具有很多的優(yōu)點(diǎn),比如結(jié)構(gòu)簡單,容易維護(hù),體積可以做到比活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)小很多,依然能夠提供強(qiáng)勁的動(dòng)力。最大的優(yōu)點(diǎn)是它可以支持多種燃料,汽油、柴油、花生油、酒精等所有能夠燃燒的液體,都可以為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。這么好的發(fā)動(dòng)機(jī),為什么不裝在汽車上呢?
其實(shí)歷史上,汽車廠商曾經(jīng)嘗試過渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用,早在1950年,世界上第一輛燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)汽車JET1問世,0到百公里加速時(shí)間為14秒,最高車速90英里每小時(shí),性能不算高。
世界上第一輛渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)汽車
克萊斯勒在1962-1964年生產(chǎn)過55輛渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)汽車,將其中的50臺(tái)給到公眾手里進(jìn)行了一年多的試駕,最終這些車都被克萊斯勒收回并銷毀,只留下9輛作為紀(jì)念。至此,克萊斯勒終止了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的探索。
克萊斯勒渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)汽車
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)裝在汽車上,的確會(huì)有一些問題。首先,最大的硬傷是這種發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間響應(yīng)差,即動(dòng)力輸出有延遲,啟動(dòng)時(shí),即使將油門踩到底,發(fā)動(dòng)機(jī)也不會(huì)即使輸出相應(yīng)的動(dòng)力。相比之下活塞發(fā)動(dòng)機(jī)可以做到實(shí)時(shí)的油門響應(yīng),動(dòng)力輸出非常順暢。
其次,渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)工況區(qū)間非常窄。在連續(xù)轉(zhuǎn)速相對(duì)比較高的穩(wěn)定動(dòng)力輸出情況下,它的燃油效率很高,但在怠速和啟停階段,燃油效率就不那么高了。以裝載了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的美軍坦克M1為例,其怠速時(shí)的單位時(shí)間油耗已經(jīng)是全功率輸出的8成以上。
另外,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放也是一個(gè)大問題,主要是氮氧化物的排放。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度很高,而氮氧化物的排放量隨溫度的升高,呈指數(shù)級(jí)的增長。這帶來的排放污染的壓力可想而知,尤其是現(xiàn)在排放法規(guī)越來越嚴(yán)格的今天。
另外,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音也是不容易解決的問題??巳R斯勒的工程師曾經(jīng)運(yùn)用各種手段進(jìn)行消聲,最后做到了不比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的聲音更響。而燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)特有的聲音一直無法避免,好像一個(gè)很大真空吸塵器工作時(shí)的這種聲音,讓人無法接受。乘坐飛機(jī)時(shí),大家都體驗(yàn)過這種噪聲。
將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)代替活塞發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)不太現(xiàn)實(shí),但并不代表它沒有機(jī)會(huì)應(yīng)用于汽車。未來不再是想用它來直接驅(qū)動(dòng),而是嘗試運(yùn)用在混合動(dòng)力上。采用比較小的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)來發(fā)電,用來做混合動(dòng)力汽車還是一個(gè)很好的選擇。
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